基于WOFOST模型与UAV数据的玉米生长后期地上生物量估算

编号 zgly0001723883

文献类型 期刊论文

文献题名 基于WOFOST模型与UAV数据的玉米生长后期地上生物量估算

作者 程志强  蒙继华  纪甫江  汪洋  方慧婷  于丽红 

作者单位 福建师范大学地理研究所  福建师范大学地理科学学院  湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地  中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室  北京师范大学地理科学学部 

母体文献 遥感学报 

年卷期 2020年11期

年份 2020 

分类号 S127  S513 

关键词 遥感  作物模型  多光谱  LAI  数据同化  植被指数  生育期 

文摘内容 地上生物量能够有效反映作物的生长状态,其信息的实时估算对产量预测和农田生产管理都有重要意义。作物生长模型因其详尽的生理生化基础和对生长过程数字化描述能力,成为生物量估算的理想模型。近年来,研究人员利用数据同化算法将时间序列遥感数据同化到作物生长模型中,实现了作物模型由基于气象站的点模拟到区域尺度面模拟的外推,使生物量模拟结果同时具备大范围和机理性两个方面的特点。这一模式下,时间序列的遥感数据质量将对生物量模拟精度产生直接影响,作物生长后期受到光谱饱和的影响,遥感数据的作物冠层信息获取能力会出现明显下降,因此有必要对该阶段遥感数据和作物模型的结合方式进行优化,提升生物量模拟精度。本文针对东北地区春玉米生物量遥感估算存在的问题,提出了利用WOFOST作物模型结合无人机(UAV)遥感数据实现作物生长后期生物量准确估算的新思路。新思路首先利用多光谱遥感数据获取WOFOST模型具备较高空间异质性的土壤速效养分参数以提升模型的空间信息模拟能力,使其能在一定程度上摆脱点尺度模拟的限制。同时,结合集合卡尔曼滤波算法将生长前期无人机(UAV)遥感数据同化到模型中,以缩短模型单独运行时间,减少模型运行过程中的参数误差累积,实现无遥感数据参与下的短期作物生长模拟,并输出生长后期相应的生物量模拟结果。最后,本文利用地面实测数据对新方法的生物量模拟精度进行了评价。结果表明,与全生育期数据同化相比,新方法的生物量估算精度有了明显的提升(全生育期同化:R~2=0.45,RMSE=4254.30 kg/ha;新方法:R~2=0.86,RMSE=2216.79 kg/ha)。